开孔浮式圆筒型结构粘性阻尼模型水动力特性研究

发布时间：2024-07-02 01:24

　　在已有的波浪辐射绕射理论求解水下开孔结构的运动响应方程时,首先建立水下开孔结构几何模型,应用波浪辐射、绕射理论和边界单元方法,建立相应的边界积分方程,求解开孔结构的运动响应方程。通过研究发现开孔结构的运动响应中流体粘性阻尼的影响不能忽略。本研究以此为切入点,利用已经开发的波浪数值水槽方法产生入射波浪,通过FLUENT的UDF功能实现开孔结构的强迫运动流构耦合分析,最终得到运动响应方程中的粘性阻尼系数。研究发现:流体粘性力主要集中在结构近壁面处,并且开孔结构的厚度对粘性系数有影响。开孔结构在垂荡方向和纵荡方向的粘性力系数在1.10?10 ^2-左右,横摇时开孔结构的粘性力系数在2.80?10^2-左右。开孔结构的垂荡、纵荡和横摇运动对水槽内的流体均产生了明显的扰动,开孔结构上部对流场的扰动比较大。结构两侧消波效果明显,局部区域产生绕流现象,对流体的速度分布产生了重要影响;开孔结构的纵荡运动,结构周围流场速度较小,在结构底部有明显的绕流现象产生,但是纵荡运动流场速度比垂荡流场要大。横摇运动下,水平方向上的速度分量明显大于垂直方向。

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 相关问题研究动态
    1.3 本文研究内容及结构框架
2 数学模型与基本理论
    2.1 数学模型
        2.1.1 坐标系的选取
        2.1.2 边界条件及控制方程
    2.2 边界积分方程
    2.3 波浪力
    2.4 附加质量和阻尼系数
    2.5 反射系数R_F和透射系数RT

    2.6 物体运动方程
    2.7 边界积分方程的离散化
        2.7.1 离散化单元
        2.7.2 流场速度计算公式
    2.8 波浪力作用下的运动分析
3 Fluent数值模拟技术
    3.1 多相流
    3.2 动网格简介
    3.3 UDF简介
    3.4 本章小结
4 波浪数值水槽的模拟
    4.1 波浪数值水槽模型
    4.2 基本控制方程
    4.3 造波和消波原理
        4.3.1 造波原理
        4.3.2 消波原理
    4.4 程序验证
        4.4.1 波浪数值水槽
        4.4.2 模拟过程设置
        4.4.3 数值模拟和理论解的对比
    4.5 开孔结构在波浪数值水槽中的最初模拟
        4.5.1 网格划分
        4.5.2 模拟结果
    4.6 本章小结
5 水槽中开孔结构强迫运动响应分析
    5.1 网格划分
    5.2 Fluent计算设置
    5.3 开孔结构垂荡运动的动力响应分析
    5.4 开孔结构纵荡运动的动力响应分析
    5.5 开孔结构横摇运动的动力响应分析
    5.6 网格加密后的阻尼力及系数
    5.7 本章小结
6 水槽中开孔结构运动结果分析
    6.1 开孔结构垂荡运动结果分析
    6.2 开孔结构纵荡运动结果分析
    6.3 开孔结构横摇运动结果分析
    6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3999480

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